雷击特高压直流线路行波保护误动分析与优化策略

特高压直流工程在实际运行中存在雷电流绕击直流线路一极,非雷击线路行波保护发生误动的风险,并因此导致直流系统双极闭锁事故的发生.文中基于实际运行中某特高压直流工程的EMTDC仿真模型,建立了正确的雷击模型,并对雷击情况下行波保护特征量电压变化率d U/dt、电压变化量ΔU、电流变化量ΔI的动态响应特性以及特征量在时序上的逻辑配合情况进行研究.分析表明,线路一极遭受雷击后,非雷击极在受扰恢复过程中,两极线路间电磁耦合作用致使非雷击线路电气量剧烈波动,引起保护特征量的响应恰好满足其既定的延时逻辑关系是非雷击线路行波保护误动的重要原因.据此,提出了在原有行波保护电压判据的基础上增加一个辅助延时闭锁逻辑的行波保护的优化策略,以实现在不牺牲保护灵敏性和速动性的基础上提高选择性的目的,经过仿真验证了所提策略的有效性.     

基于可拓工程的特高压直流输电线路故障类型甄别

±800 kV特高压直流输电线路故障类型的正确判别是国家电网安全稳定运行的重要保证。针对目前基于行波保护的装置在实际运行中存在的易拒动和易误动的问题,本文研究了基于暂态电压和暂态能量的两种暂态特性分析与故障类型甄别原理。然后在介绍可拓工程原理的基础上,应用可拓学中的物元模型将两种故障类型识别判据进行可拓融合,提出了用于区分输电线路发生单极接地故障、双极接地故障、非故障性雷击和故障性雷击四种暂态状况的识别判据。     

基于地模-线模极波比的HVDC单端行波保护方案

对天生桥-广州(天广)高压直流输电工程已经多次发生的高阻接地故障下行波保护拒动问题进行了分析研究,指出了高阻接地故障下电压变化率与电压幅值差小于区外接地故障时电压变化率与电压幅值差的最大值是导致保护拒动的根本原因.在此基础上,提出了一种基于地模极波与线模极波比值的高压直流输电线路单端行波保护方案.该方案采用模量分解的方法将故障行波分解为地模极波和线模极波,并基于PSCAD/EMTDC仿真计算平台分析了不同故障条件下地模极波特性.理论分析和仿真结果表明:该方法能够很好地响应各种高阻接地故障,灵敏度高,优于现有工程上使用的保护方案.     

雷电流幅值概率分布函数的分段拟合方法

为了更有效地利用雷电定位系统数据评估输电线路的雷击跳闸风险,以东莞地区1999—2008年雷电流幅值数据为例,分析了规程推荐公式、IEEE推荐公式及其改进公式的拟合曲线与实际雷电流幅值概率分布的偏差,在此基础上提出了雷电流幅值概率分布函数的分段拟合方法,并进行了连续性修正.最后,分别采用规程推荐公式、IEEE改进公式和文中拟合公式计算东莞地区110kV、220kV、500kV三个电压等级下的输电线路雷击跳闸率,并与实际值进行对比.结果表明:采用文中方法得到的雷电流幅值概率分布函数曲线与自然概率曲线的相关性最强,仅牺牲了分段点附近的相关性;采用文中分段拟合方法计算得到的110kV、220kV电压等级输电线路雷击跳闸率与实际运行数据较相符,而对500kV电压等级线路雷电跳闸率的计算存在偏差.     

后续雷击对输电线路绕击耐雷性能的影响研究

为分析负极性后续雷击对输电线路绕击耐雷性能的影响,采用电磁暂态程序计算绕击耐雷水平、改进电气几何模型计算线路绕击跳闸率的方法,研究了首次雷击、与首次雷击相同以及不同回击通道的后续雷击下雷电流波形和幅值分布、杆塔高度和地线保护角对典型结构的110、220、500和1 000kV输电线路绕击耐雷性能的影响.结果表明:后续雷击的电流分布对线路绕击跳闸率影响极大,而后续雷电流波形影响很小;异回击通道后续雷击对500kV以下线路的绕击跳闸率影响很大,而对特高压线路影响较小;500kV线路有必要考虑后续雷击的影响;在线路首次雷击和异回击通道后续雷击绕击跳闸率为0的情况下,同回击通道后续雷击仍可能造成绕击跳闸.     

基于解析与EMTDC仿真的高压输电线路行波保护研究

对高压输电线路进行行波保护在实际中具有很重要的意义。本文讨论了高压输电线路的行波保护,分别给出了电压行波保护判据和极波行波保护判据。在此基础上对电压行波保护整定计算及极波行波保护整定计算方法进行了深入的研究和讨论,利用解析与仿真相结合的方法进行了对比,结果表明,整定计算方法在工程实际中是可行的,对工程应用具有很好的理论指导作用。     

一种适用于混合双极直流输电的纵联方向保护方法

直流输电线路通常是以大电感和直流滤波器作为边界,故障行波在边界发生折射和反射时,其行波能量也会因为电感和滤波器的存在而被吸收,导致区内、外高频行波能量产生差异.当故障发生为正方向故障时,其高频前行波能量小于高频反行波能量;当故障发生为反方向故障时,其高频前行波能量大于高频反行波能量.由此特征提出了一种基于前、反行波高频能量差异的纵联方向保护,该保护采用小波包变换提取行波的高频能量,利用前行波与反行波在区内故障和区外故障时的高频能量差异判别故障.仿真结果表明,该保护能快速准确地识别故障,并且不受故障类型、过渡电阻以及故障发生位置距离和噪声的影响,具有一定的实用性.     

基于电流信息的三端环形直流配电网保护策略

针对三端环形直流配电网发生故障时故障电流上升快且幅值大而导致的区内外故障判别困难问题,提出了一种基于电流信息的保护策略。主保护提出在故障暂态下先闭锁换流器,停止各端电源功率传输,利用此时线路中故障电流的方向判别区内外故障;为了弥补主保护在换流器出现闭锁故障时拒动的缺陷,配备以故障电流突变量变化率极性为判据的后备保护,构成三端环形直流配电网的保护策略;在PSCAD/EMTDC环境中搭建三端环形直流配电网,在发生极间短路故障工况下进行仿真,仿真结果表明:保护策略中的主保护系统能有效判断故障线路,其他线路断路器不会误动;当主保护拒动时,后备保护启动,判别区内区外故障,保证配电网安全运行,从而验证了所提保护策略的有效性。     

直流配电系统故障特征及对继电保护的影响

分析了采用单极接地方式的双端直流配电系统中直流侧单极接地故障特征,将故障过程分为直流电容放电、自然换向至稳态两个阶段,并基于DIgSILENT/PowerFactory搭建双端直流配电系统模型进行了仿真分析.通过理论分析故障回路特性并结合仿真结果,总结出线路越长、滤波电抗器越大、电源内阻越大,越容易引起交流侧保护误动的规律.在交直流配电网交流侧进行保护整定时,为避免保护误动,可靠系数选取应尽量大一些.     

中性点非有效接地系统故障行波暂态特征分析

对于中性点非有效接地的配电系统，基于故障暂态行波信息的线路保护具有重要研究意义。该文以行波理论为基础对线路各种类型故障行波的模分量、行波在配电混合线路和分支线路中的传播特性以及行波在线路末端的反射规律进行了详细分析。研究发现，小电流接地系统单相接地故障时，尽管三相中的稳态线电压对称，但故障暂态过程仍产生行波线模分量；行波在混合线路中发生复杂的折反射，并且经过一段混合线路后，行波波头将发生一定幅值的衰减；行波信号到达线路末端后，电压行波和电流行波在线路末端的反射情况随线路结构不同呈现规律性变化。仿真结果表明了分析结果的正确性。文中分析为基于行波信息的配电线路故障选线及测距的研究奠定了基础.     

重庆地区自渝500kV输电线路的防雷性能

鉴于500kV线路的重要性,以重庆地区500kV自渝输电线路为例,针对其特殊的地形、地貌,用规程法计算线路的雷击跳闸率（包括反击和绕击）、行波法计算线路的反击跳闸率、击距法计算线路的绕击跳闸率,分析影响雷击跳闸率的主要因素,比较计算结果,找出绝缘薄弱点、雷电易击段,并提出相应的改进措施。计算结果表明：畦电流陡度对反击跳闸率的影响很大,雷电流陡度越大,反击跳闸率越高;规程法计算反击还比较接近实际运行经验,计算绕击则存在明显缺陷;击距法（EGM）计算绕击跳闸率考虑的因素比较全面,评估避雷线对导线的屏蔽性能与实际更接近。     

特高压长线路电容电流对距离保护的影响

特高压输电线路是全国统一电网的骨干网架．为保证其安全可靠运行,分析指出了特高压长线路的分布参数特性使传统距离保护的测量阻抗不与故障距离成正比．研究表明,线路空载运行条件下发生经高阻故障时短路电流相对偏小,而特高压输电线路电容电流大,因此线路电容电流可能影响阻抗元件出现超越或拒动问题．同时提出了特高压长线路距离保护的改进措施,理论分析与仿真测试验证了传统距离保护应用于特高压长线路时存在的缺陷,并证明了距离保护改进措施的有效性与可行性．     

一起雷击线路引起主变差动保护误动的分析

农电网某110kV变电站为内桥接线方式兼有送出线路,其送出线路遭受雷击故障时,使站内主变差动保护动作跳闸,事故后进行进线线路倒闸操作时,又出现不带电的主变零序电压电流保护动作,跳进线开关.分析认为其原因在于:TA磁饱和引起主变差动保护误动;110kV少油断路器的均压电容与母线TV发生铁磁共振引起主变的零序电压电流保护动作.该文对此提出了防范措施.     

特高压输电线路超长、超重横担吊装施工方法探讨

结合某±800kV特高压直流输电线路工程实例,提出了一套特高压直流输电线路工程施工超长、超重横担吊装施工方法,包括抱杆的起立、地面段吊装、抱杆提升、塔身吊装、横担吊装等,实际表明该方法具有现场操作简便、就位容易、吊重控制效果好等优点,有效地解决了特高压直流输电线路工程中横担长、重量大、抱杆工况不能满足要求的难题。     

含分布式水电的电网雷击风险评估

文中从水电联络线、水电站、用户3个方面分析了目前分布式水电电网防雷存在的问题,对比分析了水电联络线和普通线路的雷击风险构成和风险分担的差异,给出了雷击风险指标;从雷击暴露、线路跳闸可能性和损失3个方面建立了含分布式水电电网的雷击风险评估模型.用所建模型对多水电电网韶关电网进行评估,结果显示:与普通线路相比,雷击风险主要...     

输电线路行波电流极性比较式纵联保护方案研究

提出利用高压输电线路暂态行波电流与电容式电压互感器高压侧暂态行波电流的行波纵联保护方案．对暂态行波电流的α模量求取小波变换模极大值以确定极性．比较测量端主电路及电容器分支电路暂态行波电流的初始极性,以判断行波浪涌方向;并通过交换线路两端的故障方向信息识别线路内部故障．分析了该行波电流极性比较式保护方案的影响因素．ATP仿真表明保护方案切实可行,具有较强的实用性．     

先导发展模型法特高压输电线路雷电绕击分析

随着电压等级的升高,由雷电绕击而引起的线路跳闸事故所占比例越来越大。为准确评价线路的绕击耐雷性能,考虑先导发展随机性,建立了输电线路雷屏蔽性能的雷击仿真模型。模型仿真结果算得的对地击距与IEEE推荐的击距公式一致,绕击概率与雷击模拟实验结果相符,证实了模型的可信性。应用该仿真模型对特高压输电线路绕击屏蔽性能进行了评估。     

特高压直流输电线路雷电屏蔽模型试验设计

采用模型试验方法修正特高压直流输电线路雷电屏蔽性能的计算方法,并对其影响因素进行了分析.针对当前国内外已开展的模型试验、现场观测与计算方法中存在的问题和不足,结合昆明特高压国家工程实验室的试验条件和国内外已有试验与观测结果,设计了±800 kV特高压直流输电线路典型间隙试验、击距模型试验和上行先导模型试验的关键参数、结构布置与试验方案.     

抑制直流偏磁导致的互感器饱和的直流补偿法

在超特高压直流输电线路相继投入运行的背景下,直流偏磁造成电流互感器(current transformer,CT)饱和的现象日趋严重,抑制CT饱和尤为重要.通过直流偏磁产生机理和CT等效模型的建立,推导得到3种CT暂态饱和时的二次电流及铁芯磁链表达式,并提出直流补偿法来抑制直流偏磁导致的CT暂态饱和.基于电力系统计算机辅助设计PSCAD(power sys-tems computer aided design)仿真平台,分析直流偏磁对CT二次电流的影响,通过定量计算得到补偿直流与偏磁电流的对应关系.抑制电流互感器暂态饱和可以确保其准确地将一次电流传变至二次侧,二次电流波形不会出现畸变,能够避免因差流过大引起的保护误动,确保电力系统安全可靠运行.此外,针对励磁涌流及接地故障造成的CT饱和,仿真结果验证该方法切实可行.     

交直流混联系统对距离保护暂态超越的影响及解决措施

针对传统的距离保护应用于交直流混联系统,特别是当直流系统发生换相失败时存在暂态超越的问题,分析发现交直流混联系统直流侧发生换相失败时,故障暂态信号中含有大量衰减缓慢的低频分量、非周期分量及高频分量,这是引起距离保护暂态超越的根本原因.同时,给出一种先利用分布参数模型将保护安装处的电压、电流补偿至整定点,再采用R-L线路模型建立微分方程,识别出整定点与故障点之间距离的保护方案.动模数据仿真结果表明,该方案在特高压、长线路末端故障时能够有效地防止暂态超越,不受线路分布电容、低频分量以及非周期分量的影响,提高了长线距离保护的动作可靠性.